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        三相電機(jī)控制線路的安裝與調(diào)試

        2015-01-28 18:32:45秦澤輝
        科學(xué)中國人 2015年11期
        關(guān)鍵詞:旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)低壓電器磁極

        秦澤輝

        內(nèi)蒙古根河市金河廣播電視中心

        三相電機(jī)控制線路的安裝與調(diào)試

        秦澤輝

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        三相異步電動(dòng)機(jī)的基本運(yùn)行控制包括起動(dòng)、調(diào)速、正反轉(zhuǎn)和制動(dòng)。本文主要介紹三相異步電動(dòng)機(jī)的直接起動(dòng)控制電路和正反轉(zhuǎn)控制電路。熟悉并認(rèn)識(shí)常用的低壓電器元件,了解三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理,初步認(rèn)識(shí)電機(jī)的電氣控制,實(shí)現(xiàn)對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制。掌握常用低壓電器元件的安裝使用方法,對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)控制線路進(jìn)行規(guī)劃與實(shí)施。

        三相異步;電動(dòng)機(jī);電氣;控制基礎(chǔ)

        三相異步電動(dòng)機(jī)的基本運(yùn)行控制包括起動(dòng)、調(diào)速、正反轉(zhuǎn)和制動(dòng)。本文主要介紹三相異步電動(dòng)機(jī)的直接起動(dòng)控制電路和正反轉(zhuǎn)控制電路。熟悉并認(rèn)識(shí)常用的低壓電器元件,了解三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理,初步認(rèn)識(shí)電機(jī)的電氣控制,實(shí)現(xiàn)對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制。掌握常用低壓電器元件的安裝使用方法,對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)控制線路進(jìn)行規(guī)劃與實(shí)施。

        一、常用低壓器件

        低壓電器是指用在交流頻率50Hz、額定電壓1000V以下及直流額定電壓1200V以下電路中,能根據(jù)外界的信號(hào)和要求,手動(dòng)或自動(dòng)地接通、斷開電路,以實(shí)現(xiàn)對(duì)電路或電氣設(shè)備的切換、控制、保護(hù)、檢測(cè)和調(diào)節(jié)的各種電器元件。低壓電器作為基本控制電器,廣泛應(yīng)用于輸、配電系統(tǒng)和自動(dòng)控制系統(tǒng)中,在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸和國防工業(yè)中起著極其重要的作用。目前,低壓電器正朝著小型化、模塊化、組合化和高性能化發(fā)展。

        常用的低壓電器元件主要有刀開關(guān)、熔斷器,斷路器、接觸器、繼電器、按鈕,行程開關(guān)等,學(xué)習(xí)、識(shí)別與使用這些電器元件是掌握電氣控制技術(shù)的基礎(chǔ)。

        二、三相異步電動(dòng)機(jī)及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)

        電動(dòng)機(jī)是將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的裝置,俗稱馬達(dá),主要作用是產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力矩,作為用電器或小型機(jī)械的動(dòng)力源。根據(jù)電動(dòng)機(jī)工作電源的不同,可分為直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)。工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用交流電動(dòng)機(jī),特別是三相異步電動(dòng)機(jī)。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于控制、效率高和功率大等許多優(yōu)點(diǎn),例如一般的機(jī)床、起重機(jī)、傳送帶、鼓風(fēng)機(jī)、水泵等都普遍使用三相異步電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源,

        三相異步電動(dòng)機(jī)主要由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成。定子與轉(zhuǎn)子由氣隙隔開

        1.定子

        定子由定子鐵心、定子繞組和機(jī)座組成。定子鐵心是電動(dòng)機(jī)的磁路部分,由彼此絕緣的硅鋼片疊成,目的是減小鐵損(渦流損耗和磁滯損耗)。繞組是電動(dòng)機(jī)的電路部分,通常由漆包線繞制而成,三組均勻分布,空間位置彼此相差120°。機(jī)座用于容納定子鐵心和繞組并固定端蓋,起保護(hù)和散熱作用。

        2.轉(zhuǎn)子

        轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸三部分組成。轉(zhuǎn)軸由中碳鋼制成,其兩端由軸承支撐,通過轉(zhuǎn)軸電動(dòng)機(jī)輸出機(jī)械轉(zhuǎn)矩。鐵心是由外圓沖有均勾槽口、彼此絕緣的硅鋼片疊成的。轉(zhuǎn)子鐵心根據(jù)結(jié)構(gòu)可分為籠型轉(zhuǎn)子和繞線型轉(zhuǎn)子。

        3.氣隙

        異步電動(dòng)機(jī)與其他類型的電機(jī)一樣,定子與轉(zhuǎn)子之間必須有一定的氣隙。為了降低電動(dòng)機(jī)的空載電流和電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù),氣隙應(yīng)該盡量地小,一般中小型異步電動(dòng)機(jī)的氣隙為0.2mm~1.5mm。

        四、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理

        1.旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生

        若給在空間位置上互差120°的三相對(duì)稱繞組通入三相對(duì)稱電流,在三相繞組中就會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。

        在一個(gè)電流周期內(nèi),三相電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在空間轉(zhuǎn)過360°。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向取決于三相電流的相序。若在三相繞組U、V、W中通入三相正序電流,則磁場(chǎng)按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn);通入三相逆序電流則相反。實(shí)際應(yīng)用中,把電機(jī)與電源相連的三相電源線調(diào)換任意兩項(xiàng)后,即可改變電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。一般約定:電流由線圏的首端流進(jìn),末端流出為正序;電流由線圈的末端流進(jìn),首端流出為逆序。

        2.旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁極對(duì)數(shù)

        旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁極對(duì)數(shù)用P表示,取決于三項(xiàng)定子繞組。若三相繞組每相繞組由-圈組成,則合成磁場(chǎng)只有一對(duì)磁極,即極對(duì)數(shù)P=1;若將每相繞組分成兩段,則是兩對(duì)磁極,即P=2。

        3.旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速

        旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速也稱為同步轉(zhuǎn)速,取決于磁場(chǎng)的磁極對(duì)數(shù)。對(duì)一臺(tái)具體的電動(dòng)機(jī)而言,磁極對(duì)數(shù)在制造時(shí)就已經(jīng)確定好了,因此在工頻情況下不同磁極對(duì)數(shù)的電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速也是確定的。

        4.電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理

        定子三相繞組通入三相交流電,定子繞組產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體,產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),轉(zhuǎn)子繞組是閉合的,從而產(chǎn)生感應(yīng)電流。由電磁感應(yīng)原理,產(chǎn)生電磁力F,從而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩丁,使得電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)起來。

        5.轉(zhuǎn)差率

        由前面的分析可知,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)的方向一致,但轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n不可能達(dá)到與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速相等,所以這種電動(dòng)機(jī)便稱為三相異步電動(dòng)機(jī)。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速之差與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速之比稱為轉(zhuǎn)差率。

        6.三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)

        每個(gè)出廠的電動(dòng)機(jī)機(jī)身上都有銘牌數(shù)據(jù),若要經(jīng)濟(jì)合理地使用電動(dòng)機(jī),必須査看電動(dòng)機(jī)的銘牌,根據(jù)實(shí)際的需要來選擇合適的電動(dòng)機(jī)。

        五、三相異步電動(dòng)機(jī)的電氣控制基礎(chǔ)

        電氣控制線路圖可以繪制成兩種不同的形式:安裝圖(接線示意圖)和電氣原理圖。安裝圖是按照電氣與設(shè)備的實(shí)際布置位置繪制的,將屬于同一個(gè)電氣或設(shè)備的全部部件按照其實(shí)際位置畫在一起,便于安裝與檢修。電氣原理圖是按照電路功能進(jìn)行繪制的,各元件的導(dǎo)電部分(如線圈和觸點(diǎn))的位置,都繪制在它們實(shí)現(xiàn)功能作用的地方(如線圈和觸點(diǎn)可以不畫在一起、而并不按照各電器元件的實(shí)際布置繪制,對(duì)分析電路而言比較方便。

        較復(fù)雜的電氣控制線路一般分為主電路和控制電路。主電路主要由主熔斷器、接觸器的主觸點(diǎn)及電動(dòng)機(jī)等組成;控制電路由按鈕、接觸器線圈及輔助觸點(diǎn)等組成。控制電路的電流較小,通常與主電路共用一個(gè)電源。

        三相異步電動(dòng)機(jī)的基本運(yùn)行控制包括起動(dòng)、調(diào)速、正反轉(zhuǎn)和制動(dòng)。下面主要介紹三相異步電動(dòng)機(jī)的直接起動(dòng)控制電路和正反轉(zhuǎn)控制電路。

        [1]吳君線.三相異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)異常的故障分析與探討[J].電氣開關(guān).2013(04)

        [2]李博宇.三相異步電機(jī)的常用電氣故障及維修[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用.2013(13)

        [3]孫立軍.三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中常見故障分析與處理[J].科技風(fēng).2010(02)

        [4]李全.三相異步電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)異常聲音的原因及處理方法[J].礦業(yè)快報(bào).2006(06)

        [5]袁世琪.三相異步電動(dòng)機(jī)外殼帶電分析與處理[J].建筑安全.2001(11)

        [6]李明偉.三相異步電動(dòng)機(jī)的單相使用[J].洛陽工業(yè)高等專科學(xué)校學(xué)報(bào).2001(02)

        [7]石幸利.三相異步電動(dòng)機(jī)制動(dòng)方法及計(jì)算[J].渝州大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版).2001(04)

        [8]袁世琪.三相異步電動(dòng)機(jī)怎樣在單相電源中使用[J].建筑電氣.2001(04)

        [9]劉寶友,方攸同,徐蘭栓.三相異步電動(dòng)機(jī)可靠性和經(jīng)濟(jì)分析[J].中小型電機(jī).2002(01)

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